вымораживающие установки для производства чистой талой

ВЫМОРАЖИВАЮЩИЕ ОПРЕСНИТЕЛИ КОНЦЕНТРАТОРЫ – РАЗДЕЛИТЕЛИ,
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЧИСТОЙ ТАЛОЙ
ОБЛЕГЧЕННОЙ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
ПРОБЛЕМА
Треть населения мира живет в странах с напряженной ситуацией с водой.
Согласно прогнозам экспертов, к 2025 году этот показатель увеличится до двух
третей. Кризис будет спровоцирован ростом населения планеты. По оценкам
ООН, к 2030 году оно увеличится с 6 до 8.5 млрд. человек. Одним из наиболее
перспективных путей обеспечения пресной водой является опреснение
соленых вод Мирового океана. Целесообразность данного пути
подтверждается тем фактом, что 60% населения планеты живет в приморской
полосе шириной 65 миль.
Глобальная ситуация с водой на планете
СУЩЕСТВУЮЩИЕ РЕШЕНИЯ
Промышленное опреснение морской воды осуществляется технологиями
обратного осмоса и выпаривания.
ИХ ПРОБЛЕМЫ:
1. вода не питьевая, опасная для здоровья
2. большие затраты энергии
3. большие эксплуатационные расходы
РЕЗУЛЬТАТ: дорогая некачественная вода
Структура применения технологий получения пресной воды в зависимости от типа используемых
водных ресурсов
Рисунок 3. Структура производства пресной воды по типу используемых технологий
ИННОВАЦИОННОЕ РЕШЕНИЕ
Вымораживающая технология опреснения морской воды на
основе природного метода льдообразования.
Очистка - от свойств водородных связей строить лёд из
молекул кислорода и водорода, отторгая другие примеси.
УНИКАЛЬНОСТЬ технологии:
1. Удаление из воды ИЗОТОПОВ водорода и кислорода.
2. Очистка от ВСЕХ видов примесей за 1 прием.
3. Энергосберегающая чистая технология.
РЕЗУЛЬТАТ: недорогая, пресная питьевая талая вода
ВЫМОРАЖИВАЮЩИЙ ОПРЕСНИТЕЛЬ ДЛЯ
ТОРГОВЫХ КИОСКОВ (ВОТК-1,2)
Назначение: Получение чистой талой облегченной (с уменьшенным содержанием
тяжелых изотопов водорода – дейтерия и трития) питьевой воды высокого качества
(кошерной) из загрязненной водопроводной, артезианской соленой или морской воды.
Процесс: Исходная загрязненная или соленая вода очищается в фильтре грубой очистки
от взвешенных частиц. Затем из нее вымораживается лед (на теплопередающей
поверхности) с удалением растворенных солей и др., а также тяжелых изотопов
водорода. Лед плавится и его расплав обеззараживается ультрафиолетом
(бактерицидная лампа) и окончательно очищается от тонких взвесей (укрупненных
льдообразованием) в фильтре тонкой очистки.
Характеристики ВОТК-1,2
Производительность по чистой талой облегченной воде - 1,2 т/сут, летом - 1,5 т/сут;
производительность по конденсатной питьевой воде, полученной из воздуха, в
случае, когда нет никакой другой воды для очистки, 140 л/сут (даже для условий
сухого и жаркого климата); автономный холодильный шкаф - автомат (1,4 х 0,6 х 2,6
м); масса установки – 800 кг; холодопроизводительность-11кВт; хладоагент–
неазеотропная смесь фреонов создает 2 температуры конденсации при одном
давлении и одном компрессоре с регенерацией холода плавления льда;
мощность электрооборудования – 3 кВт;
периодичность действия (вымораживание и промывка льда при рециркуляции
исходной воды производится на вертикальных трубах, затем производится цикл
плавления льда);
ВОТК-1,2 размещается на площади торгового киоска в 10м2 или в многоквартирном
жилом доме (с населением до 480 человек) с повышенным уровнем обслуживания
(подача талой чистой воды от установки ПРЯМО в квартиры). Установка - автомат.
Продавец отпускает воду только днем (пенсионер -56часов). В остальное время
опреснитель накапливает талую воду в баке очищенной воды, расположенном на
верхнем уровне киоска. Изделие новое, в мире еще не выпускается.
Домашние вымораживающие опреснители - ДВО
•
•
•
•
•
•
Суть проекта ДВО - организация на базе завода холодильного машиностроения цеха
сборки ДВО , предназначенных для производства чистой талой облегченной
питьевой воды в домашних условиях. Изготовление ДВО - до 20 тыс. шт/год (и более
- в перспективе до 240 тыс. шт/год.
Характеристики ДВО:
Производительность
по
чистой
талой
облегченной
воде
- 20 л/сут;
Производительность по конденсатной воде (из воздуха) - 2,5 л/сут; Автономный
холодильный шкаф - автомат, габариты -0,5х0,4х0,3м), масса -25кг);
Потребляемая мощность 130150 Вт (на компрессор от домаш. холодильника);
Холодопроизводительность -165 Вт; хладоагент - фреон 134а;
Себестоимость изготовления 100500 дол/шт (в зависимости от версии).
ВЫМОРАЖИВАЮЩИЙ ОПРЕСНИТЕЛЬ КОНЦЕНТРАТОР СОЛЕНОЙ ВОДЫ ВОК-12
Характеристики ВОК-12:
производительность по опресненной (или удаленной из пищевой жидкости)
талой чистой воде – 12 т / сут;
производительность при концентрировании исходной пищевой жидкости
с начальным содержанием сухих веществ 13%:
по 40 % - ному концентрату – 5,78 т / сут;
по 60 % - ному красителю – 3,32 т / сут,
автономный холодильный агрегат; холодильный агент – неазеотропная смесь фреонов
22 + 142В, создающая эффект двух температур кипения при одном и том же
давлении и двух температур конденсации при одинаковом давлении – при работе
одного компрессора;
площадь под установку – 25 м2, масса установки - около 3 т;
непрерывность действия (вымораживание льда – двухступенчатое - внутри
вертикальных труб кожухотрубчатого льдогенератора, сепарация и промывка льда от
рассола – двухступенчатая - сначала рециркулятом вымораживаемой жидкости при
перемещении льда шнеком, а затем в вытесьнительной сепарационной промывочной колонне, работающей с противодавлением);
холодопроизводительность – 76 кВт;
мощность электрооборудования /при опреснении/ – 14 кВт;
удельный расход электроэнергии – 28 кВт-ч / т опресненной воды;
многофункциональность – помимо производства очищенной облегченной талой
охлажденной питьевой воды и пищевых концентратов и красителей может быть
использован для производства сухого растворимого порошка (в комплекте с
ПРИСТАВКОЙ 1), для охлаждения пищевых жидкостей, аккумулирования холода в виде
льдоводяной суспензии – с содержанием льда до 80%.
ВЫМОРАЖИВАЮЩИЙ ОПРЕСНИТЕЛЬ –
КОНЦЕНТРАТОР МОРСКОЙ ВОДЫ ВОРР-1000
ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОР-1000
Расположен вблизи приморского города. Имеет 2 ступени - опреснительную и концентрационную
(эвтектическую). В режиме опреснения опресняет морскую воду (2% солей) на опресненную воду питьевого
стандарта (0,010,02% солей) и 8% рассол. В режиме разделения опресняет морскую воду с ее
концентрированием до 23,17% концентрата или до солеконцентратной суспензии с общей минерализацией
31,7% (эта суспензия состоит из смеси жидкого 23,17% насыщенного рассола и твердой фазы - кристаллов
карбоната кальция СаCO3, кристаллогидрата сульфата кальция CaSO4 + 2H2O, кристаллогидрата галита NaCl +
2H2O, а также карналлита KCl + MgCl2 + 6H2O и бишофита MgCl2 + 6H2O).
Производительность:
по опресненной облегченной воде - 1000 т/сут;
по исходной морской воде на опреснение - 1099 т/сут;
по солеконцентратной суспензии с общей минерализацией 31,7% солей (23,17% концентрат морской воды + соли
в основном в виде кристаллогидрата соли NaCl + 2H2O) - 66,17 т/сут, причем эта суспензия состоит из:
– 23,17% концентрата морской воды - 51,5 т/сут,
– кристаллогидратов NaCl + 2H2O - 14,67 т/сут.
по сбрасываемому льду, обогащенному тяжелой водой - 33 т/сут.
по исходной морской холодной глубинной воде, направляемой не на опреснение, а на
отвод тепла в дополнительном конденсаторе теплопроизводительностью 1076 кВт -2267,5 т/сут;
2. Земельный участок площадью 4200 м2 (70х60м), стоимостью 0,21 млн.дол.;
3. Помещение (1 этаж) насосно-компрессорного цеха площадью 540 м2 (45х12м, Н = 8м);
4. Суммарная мощность электрооборудования в режиме опреснения - 375 кВт, в режиме разделения - 600 кВт;
Удельный расход электроэнергии в режиме опреснения 9 кВт-ч/т (опресненной воды), в
режиме разделения - 14,29 кВт-ч/т (опресненной воды);
Холодопроизводительность:
при кипения хладоагента на уровне температуры -90С Q0* = 4014 кВт;
при кипения хладоагента на уровне температуры -280С Q0** = 866 кВт;
7. Холодильный агент – смесь хладоагентов, позволяющая поддерживать две переменные температуры
кипения (-4,75÷-90С и -9÷-280С) при одном давлении 94 кПа и две переменные температуры конденсации
(20÷14,120С и 14,12÷5,20С) при одном давлении 240 кПа с помощью одного компрессора; Примечание: основная
часть хладоагента (нижекипящий компонент) конденсируется за счет холода плавления льда, а другая меньшая
часть (вышекипящий компонент) - за счет холода глубинной морской воды.
ВЫМОРАЖИВАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ОПРЕСНЕНИЯ МОРСКОЙ ВОДЫ
•
.
•
Вымораживающий опреснитель проектируется на базе последних разработок в области
вымораживающей технологии опреснения, концентрирования и разделения водных
растворов. Эта технология основана на том эффекте, что кристаллизация льда в любом
водном растворе (соленом, загрязненном или пищевой жидкости) любой концентрации
производится с помощью водородных связей, достаточно сильных и избирательных для
того, чтобы отторгнуть и не допустить в структуру льда помимо молекул кислорода и
водорода посторонние примеси. После отделения и промывки кристаллов льда от
рассольной пленки, обволакивающей кристаллы, и плавления льда производится чистая
талая облегченная питьевая вода высокого качества. Технология эта - двойного, тройного
назначения - с одной стороны из вымороженной воды-расплава льда производится чистая
вода для питья, с другой стороны из невымороженного раствора - производятся как
различные технологические концентраты, так и пищевые красители, ароматизаторы,
растворимые и нерастворимые порошки.
Талая питьевая вода - очищена от взвесей, солей, облегчена, обеззаражена, охлаждена.
Технология опреснения вымораживанием состоит из процессов:
•
•
•
•
•
•
•
•
1. Очистка исходной соленой воды от грубых взвесей в фильтре Ф1;
2. Удаление в 1-ой ступени кристаллизации Кр1 первых порций вымороженного льда (до
5%), обогащенного тяжелой водой (примечание: содержание тяжелого изотопа водорода –
дейтерия в природной воде около 0,014%; тяжелая вода -дейтериевая - замерзает при
+3,8ОС; поскольку замечено - она угнетает жизнь, целесообразно питьевую воду от нее
очистить);
3. Очистка воды дальнейшим вымораживанием льда во 2-ой и 3-ей ступенях
кристаллизации Кр2 и Кр3 (до 60% по количеству) от солей, ядохимикатов и др.
растворенных примесей;
4. Сепарация и промывка льда от поверхностной соленой пленки в сепарационнопромывочной колонне СПК;
5. Плавление чистого льда в плавителе - конденсаторе П-КОНД;
6. Очистка расплава льда от тонких взвесей (примечание: эти взвеси, не задержанные
раньше при первом фильтровании, при вымораживании растущим фронтом льда
прилипают друг к другу, укрупняются в 10100 раз, что позволяет теперь их задержать
во 2-ом фильтре Ф2);
7. Финишное обеззараживание талой воды (примечание: практически полное
обеззараживание /на 90%/ уже производится при вымораживании льда – микроорганизмы
в структуру льда не входят) ультрафиолетом.
РЫНОК
По состоянию на конец 2012 года в
мире работало 14 451 опреснительных
заводов совокупной мощностью 59.9
млн.м3 в день. По оценкам экспертов, в
ближайшие 10 лет рынок технологий
опреснения морской воды вырастет на
60%: с текущих 10 млрд. долларов до
16 млрд. долларов в 2020 году.
Основными драйверами роста станут
Алжир, Испания и Австралия. Кроме
того, рост спроса ожидается на
развивающихся рынках Китая, Индии и
США.
Топ-10 стран по объему установленных мощностей по
опреснению морской воды в 2009 году
Возможности вымораживающей технологии:
1.
2.
3.
Производство сахара и порошка стевии.
Переработка любой сельхозпродукции – получение натуральных пищевых
концентратов, красителей –ароматизаторов, премиксов, пектинов,
комбикормов, сырья для фармакологии и БАДов, косметики.
Замена высокотемпературных процессов выпарки, сушки и др.
Экспериментальный стенд ОГАХ, на котором были выполнены
исследования процессов газогидратной технологии
Опытный образец вымораживающего опреснителя ВОК 1,2
Опытный образец ВО для космического аппарата
Вымораживающий блок опытного
образца ВО в сборе
Вымораживающий блок опытного образца ВО
в разобранном виде
НЕТ чистой пресной воды лучше, чем талая
облегченная вода.